[发明专利]一种航天飞机舱内顶板用材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具涉及一种航天飞机舱内顶板用材料及其制备方法。

背景技术

据有关资料报导，航天飞行器的质量每减少1千克，就可使运载火箭减轻500千克，而一次卫星发射费用达几千万美元。高成本的因素，使得航天飞机舱内顶板所用的材料质轻，高性能显得尤为重要。随着航空航天工业的迅速发展，对材料的要求也日益苛刻，一个国家新材料的研制与应用水平，在很大程度上体现了一个国家的国防和科研水平，因此许多国家都把新材料的研制与应用放在科研工作的重要地位。为了适应航天领域日益苛刻的要求，通用环氧树脂已不能满足要求，世界各国都在致力于开发各种高性能环氧树脂，以便于开发同高性能增强材料(如芳纶、碳纤维等)相匹配的树脂体系。但总结起来，大都是在保证环氧树脂优异的工艺性的前提下，实现环氧树脂的多官能化，以改善其固化物的耐热性和粘接性，并没有综合利用并发挥其他工程塑料的优良特性。

申请号为200410025427.3，公开了一种航空航天飞行器用膨化聚四氟乙烯密封板材的制备方法，所述制备过程包括混料、预成型、推压、压延、干燥、膨化、定型工艺。使用该发明制备获得的聚四氟乙烯结构密封板材，具有良好的化学稳定性、电绝缘性、自润滑性、克服了纯聚四氟乙烯密封材料的冷流性，不会随着时间而硬化或脆化以及耐高低温-240℃~260℃的特性，适用于各种形状的平面密封；但是其硬度及韧性不够，对宇宙射线辐射的抵御能力也欠佳。

申请号为200410025427.3，公开了一种航空机载设备用加热可恢复原尺寸聚四氟乙烯板材的制备方法。制备过程包括预处理、预成型、塑化工艺、应力消除工艺、热处理工艺、平整定型工艺。使用该发明获得的聚四氟乙烯制品材料，具有良好的化学稳定性、电绝缘性、耐高低温性、加热可恢复性、耐航空液压油的特性，适用于航空机载设备液压密封系统保护圈及材料，但是韧性欠佳，对宇宙射线辐射的抵御能力也不够。

发明内容

本针对以上技术问题及需求形势，本发明提供了一种航天飞机舱内顶板用材料及其制备方法，制备出机械强度高、韧性好、有较高的抗拉、抗压强度，耐疲劳性能突出，耐热，耐腐蚀，抗宇宙射线辐射的航天材料。

本发明提供一种航天飞机舱内顶板用材料，由聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯硫醚和稀土氧化物组成，材料各组分的重量百分比为：

聚酰亚胺30%－40%

聚四氟乙烯25%－35％

聚丙烯腈15%－20％

聚苯硫醚5%－10％

稀土氧化物1%－5％。

进一步地，上述材料各组分的重量百分比为：

聚酰亚胺37%

聚四氟乙烯31％

聚丙烯腈19％

聚苯硫醚8％

稀土氧化物5％。

更进一步地，上述聚酰亚胺为双马来酰亚胺。

更进一步地，上述材料各组分的重量百分比为：

双马来酰亚胺36%

聚四氟乙烯32％

聚丙烯腈18％

聚苯硫醚10％

稀土氧化物4％

更进一步地，上述稀土氧化物为轻稀土氧化物。

更进一步地，上述轻稀土氧化物为氧化铈。

更进一步地，上述材料各组分的重量百分比为：

双马来酰亚胺37%

聚四氟乙烯33％

聚丙烯腈18％

聚苯硫醚9％

氧化铈3％

本发明还提供一种航天飞机舱内顶板用材料的制备方法，制备方法为以下步骤：

步骤S01：将聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯硫醚和稀土氧化物混合粉碎成40μm~50μm的颗粒。

步骤S02：在高压条件下，升温速率为80℃/小时~100℃/小时的条件下将混合颗粒升温到450℃~500℃，并保温5小时~8小时，使各物料颗粒充分融合，得到粗胚。

步骤S03：将步骤S02得到的粗胚放入水中降温冷却30分钟~40分钟，以消除应力。

步骤S04：将消除应力后的粗胚在压力为40MPa~50MPa，升温速率为80℃/小时~100℃/小时的条件下升温到250℃~300℃，然后在压力为6MPa~10MPa的条件下辊压定型，经过降温，得到航空材料。

进一步地，上述的航天飞机舱内顶板用材料的制备方法步骤S02中，高压条件具体为：压力为40MPa~50MPa。

进一步地，上述的航天飞机舱内顶板用材料的制备方法步骤S04中，降温具体为：降温速率为80℃/小时~100℃/小时。